FR2542914A1

FR2542914A1 - Thick-layer voltage-dependent non-linear resistance element and its method of manufacture

Info

Publication number: FR2542914A1
Application number: FR8304480A
Authority: FR
Inventors: Francois Buchy; Michel Graciet; Annick Romann
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1983-03-18
Filing date: 1983-03-18
Publication date: 1984-09-21
Also published as: FR2542914B1

Abstract

The invention relates to a non-linear resistor or varistor produced by screen printing on an insulating substrate. The non-linear resistor according to the invention includes, deposited on an insulating substrate 7 provided with a first electrode 8, at least two screen-printed layers 17, 18 of a resistive paste. At least one floating electrode 20 is deposited by screen-printing at the interface between the two resistive layers 17, 18. The second electrode 3 is a thin-layer gold electrode obtained through a thick-layer screen printing of an organometallic paste, stoved at 490 DEG C. The method of manufacturing the varistor uses screen printing both for the resistant thick layers 17, 18 and for the thin layers of the electrodes 3, 20. Application to liquid-crystal, electroluminescent or electrophoretic viewing screens and display panels.

Description

ELEMENT DE RESISTANCE NON LINEAIRE EN FONCTION DE LA TENSION,
EN COUCHE EPAISSE, ET SON PROCEDE DE FABRICATION
La présente invention concerne une structure de résistance non
linéaire en fonction de la tension, en couche épaisse sur un substrat, utilisée
dans un système de commande de panneaux d'affichage ou d'écrans de
visualisation, du genre à cristaux liquides. De tels écrans ont une configu
ration matricielle, formés de lignes et de colonnes définissant des points
dont les caractéristiques optiques varient en fonction de la tension appliquée
entre des électrodes de lignes et de colonnes.NON-LINEAR RESISTANCE ELEMENT AS A FUNCTION OF THE VOLTAGE,
THICK LAYER, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
The present invention relates to a resistance structure not
linear as a function of voltage, in a thick layer on a substrate, used
in a control system for display panels or screens
visualization, like liquid crystal. Such screens have a configu
matrix ration, formed of lines and columns defining points
whose optical characteristics vary according to the applied voltage
between row and column electrodes.

L'invention, qui met en oeuvre des varistances - connues également
sous le nom de VDR, voltage dependent resistor- en couche épaisse, par
exemple sérigraphiées concerne les systèmes de visualisation dont les
dimensions de points sont relativement grandes, de l'ordre du millimètre ou
du demi millimètre: on ne sait pas actuellement sérigraphier des plages
assez petites pour répondre à la définition et au nombre de lignes d'un écran
de télévision.The invention which uses varistors - also known
under the name of VDR, voltage dependent resistor- in thick layer, by
screen-printed example concerns display systems whose
point dimensions are relatively large, on the order of a millimeter or
half a millimeter: we do not currently know how to screen-print beaches
small enough to fit the definition and number of lines on a screen
of TV.

Les systèmes de visualisation mettant en oeuvre des modifications
optiques d'une couche de cristaux liquides, ou électroluminescente, ou
électrophorétique par exemple, sont intéressants parce que leur fabrication
est collective pour tous les points du panneau, et par conséquent écono
mique, bien que de tels systèmes de visualisation comportent un grand
nombre de points, c'est-à-dire également un grand nombre de lignes et de
colonnes. La commutation optique de chaque point est obtenue par un champ
électrique, mais, pour des raisons de connexions trop nombreuses, chaque
point n'est pas adressé individuellement par colonne ou par ligne.Visualization systems implementing modifications
optics of a liquid crystal, or electroluminescent, or
electrophoretics for example, are interesting because their manufacture
is collective for all points of the panel, and therefore economical
mique, although such visualization systems have a large
number of points, i.e. also a large number of lines and
columns. The optical switching of each point is obtained by a field
electric, but, for reasons of too many connections, each
point is not addressed individually by column or by line.

Par ailleurs, L'effet électrooptique ne possède pas de seuil bien défini,
ce qui entraîne que l'illumination d'un point peut, par effet parasite tel que
le courant de fuite, illuminer un ou plusieurs points voisins. La mise en série
avec le point optique d'un composant à fonction de transfert fortement non
linéaire, tel qu'un transistor ou une varistance, permet de remédier à cet
inconvénient. Le principe des écrans de visualisation dits actifs, comportant des matrices de varistance, est bien connu, et sort du domaine de l'invention. Les varistances sont préférées aux transistors en raison de leur plus grande facilité de fabrication, par sérigraphie et donc de leur moindre coût pour les écrans de grandes dimensions et/ou de large diffusion commerciale.Furthermore, the electrooptical effect does not have a well-defined threshold,
which means that the illumination of a point can, by parasitic effect such as
the leakage current, illuminate one or more neighboring points. The serialization
with the optical point of a component with a strongly non-transfer function
linear, such as a transistor or a varistor, makes it possible to remedy this
disadvantage. The principle of so-called active display screens, comprising varistor matrices, is well known, and goes beyond the scope of the invention. Varistors are preferred to transistors because of their greater ease of manufacture, by screen printing and therefore their lower cost for large screens and / or widely distributed commercially.

Mais les varistances sérigraphiées comportent des irrégularités de surface qui peuvent entraîner des court-circuits, soit à travers la couche de varistance vers une premiere électrode, soit à travers la couche du matériau à propriétés optiques vers une seconde électrode, les deux électrodes définissant le point à exciter.However, the screen-printed varistors have surface irregularities which can cause short circuits, either through the varistor layer towards a first electrode, or through the layer of material with optical properties towards a second electrode, the two electrodes defining the point. to excite.

L'invention remédie à ces inconvénients en proposant une structure de varistance en couche épaisse, comportant au moins deux couches, cette varistance étant munie d'électrodes flottantes, c'est-à-dire non reliées électriquement, entre les couches de matériaux à effet varistance, et munie également sur sa face supérieure d'une électrode en couche mince, obtenue à partir d'une couche épaisse traitée thermiquement, ce qui fait que cette couche mince a une épaisseur irrégulière et égalise les irrégularités de surface de la varistance. The invention overcomes these drawbacks by proposing a varistor structure in a thick layer, comprising at least two layers, this varistor being provided with floating electrodes, that is to say not electrically connected, between the layers of effect materials. varistor, and also provided on its upper face with a thin layer electrode, obtained from a thick heat treated layer, which means that this thin layer has an irregular thickness and equalizes the surface irregularities of the varistor.

De façon plus précise, I'invention concerne un élément de résistance non linéaire en fonction de la tension, déposée en couche épaisse sur un substrat isolant et comportant deux électrodes d'accès, dont la première est déposée sur le substrat, cet élément de résistance étant caractérisé en ce que:
- la seconde électrode d'accès, sur la surface de la résistance opposée au substrat, est une électrode mince, composée d'un métal non oxydable,
- le corps de l'élément comporte au moins deux couches épaisses, et au moins une troisième électrode épaisse, située à l'interface entre les deux couches, cette troisième électrode étant flottante, sans liaison avec une source de tension.More specifically, the invention relates to a non-linear resistance element as a function of the voltage, deposited in a thick layer on an insulating substrate and comprising two access electrodes, the first of which is deposited on the substrate, this resistance element being characterized in that:
the second access electrode, on the surface of the resistor opposite the substrate, is a thin electrode, composed of a non-oxidizable metal,
- The body of the element comprises at least two thick layers, and at least a third thick electrode, located at the interface between the two layers, this third electrode being floating, without connection with a voltage source.

L'invention sera mieux comprise par la description d'un exemple de réalisation et du procédé de fabrication de cette structure de varistance, cette description s'appuyant sur les figures jointes en annexe qui représentent:
- figure 1 : schéma de l'affichage d'un point dans un écran de visualisation selon l'art connu,
- figure 2: coupe d'un écran à varistance selon l'art connu,
- figure 3 : courbe I-V d'une varistance selon l'art connu,
- figure 4 : profil d'une varistance sérigraphiée multicouches selon l'art connu,
- figure 5 : coupe d'une varistance traitée par polymère selon l'art connu,
- figure 6: coupe d'une couche de varistance recouverte de son électrode supérieure selon l'invention,
- figure 7: coupe d'une varistance multicouches, munie d'électrodes flottantes, selon l'invention,
-figure8:vue arrachée dans l'espace, montrant la structure d'un écran de visualisation avec varistances selon l'invention.The invention will be better understood from the description of an exemplary embodiment and of the method of manufacturing this varistor structure, this description being based on the appended figures which represent:
FIG. 1: diagram of the display of a point in a display screen according to known art,
FIG. 2: section of a varistor screen according to known art,
FIG. 3: curve IV of a varistor according to known art,
FIG. 4: profile of a multilayer screen-printed varistor according to known art,
- Figure 5: section of a varistor treated by polymer according to known art,
FIG. 6: section of a varistor layer covered with its upper electrode according to the invention,
FIG. 7: section of a multilayer varistor provided with floating electrodes according to the invention,
-figure8: view cut away in space, showing the structure of a display screen with varistors according to the invention.

De façon à être plus précise, l'invention sera exposée en s'appuyant sur
l'exemple d'un panneau de visualisation à cristaux liquides, sans que ceci limite la portée de l'invention qui concerne de façon plus générale les dispositifs comportant des résistances non linéaires fonction de la tension appliquée. In order to be more precise, the invention will be explained by relying on
the example of a liquid crystal display panel, without this limiting the scope of the invention which relates more generally to devices comprising non-linear resistances as a function of the applied voltage.

La figure I représente le schéma de l'affichage d'un point optique dans un écran de visualisation. Ce point optique ou cellule, repéré 1, est défini par l'intermédiaire d'une matrice comportant des lignes et des colonnes d'électrodes. La cellule est exdtée par un champ électrique appliqué entre l'électrode 2 d'une ligne et l'électrode 3 d'une colonne. Entre les électrodes, se trouve une couche de cristaux liquides. Les lignes, par exemple, sont
commandées par une suite d'impulsions en courant, représentées sur la
gauche de la figure 1, tandis que les colonnes sont commandées par un
système dans le genre du balayage en vidéo par exemple.Figure I shows the diagram of the display of an optical point in a display screen. This optical point or cell, marked 1, is defined by means of a matrix comprising rows and columns of electrodes. The cell is exdtée by an electric field applied between the electrode 2 of a line and the electrode 3 of a column. Between the electrodes is a layer of liquid crystal. The lines, for example, are
controlled by a series of current pulses, shown on the
left of Figure 1, while the columns are controlled by a
system in the genre of video scanning for example.

L'effet électrooptique n'ayant pas de seuil de tension, il est préférable
pour obtenir une plus haute définition des images, d'interposer entre une
électrode telle que- 3 par exemple et sa colonne de commande un élément à
fonction de transfert non linéaire 4. Si l'écran de visualisation ne comporte
que peu de lignes et peu de colonnes, il est concevable que cet élément à
fonction de transfert non linéaire soit un transistor situé en dehors de
l'écran. A partir du moment où l'écran de visualisation comporte un grand
nombre de lignes et de colonnes, c'est-à-dire un grand nombre de cellules optiques, il est préférable que l'élément à fonction de transfert non linéaire 4 soit une varistance et que cette varistance soit intégrée au panneau de visualisation, déposée sur le substrat et sous l'électrode 3.Since the electrooptical effect does not have a voltage threshold, it is preferable
to obtain a higher definition of the images, to interpose between a
electrode such as- 3 for example and its control column an element to
non-linear transfer function 4. If the display screen does not include
that few rows and few columns, it is conceivable that this element to
nonlinear transfer function be a transistor located outside
the screen. From the moment the display screen has a large
number of rows and columns, i.e. a large number of optical cells, it is preferable that the non-linear transfer function element 4 is a varistor and that this varistor is integrated into the display panel, deposited on the substrate and under the electrode 3.

C'est ce que représente la figure 2 qui donne la vue en coupe d'une cellule optique dans un écran à varistance selon l'art connu. Les deux électrodes 2 et 3 sont disposées de part et d'autre d'une couche de cristaux liquides 5, cette cellule optique étant enfermée entre un couvercle 6 qui est constitué par une dalle de verre transparente pour permettre la lecture, et un substrat 7, qui est généralement un substrat isolant électriquement suffisamment épais pour donner à l'écran de visualisation la rigidite qui lui est nécessaire.La varistance 4 est déposée sur le substrat 7, souvent sous la forme d'une couche uniforme telle que cela est représentée sur la figure 2, les éléments de varistance nécessaires pour chaque cellule optique de l'écran de visualisation étant définis par une métallisation 8 déposée sur le substrat 7, en regard avec la métallisation 3 d'une cellule optique: la métallisation 8 est donc la colonne de la figure 1. This is shown in Figure 2 which gives the sectional view of an optical cell in a varistor screen according to the known art. The two electrodes 2 and 3 are arranged on either side of a layer of liquid crystals 5, this optical cell being enclosed between a cover 6 which is constituted by a transparent glass slab to allow reading, and a substrate 7 , which is generally an electrically insulating substrate thick enough to give the display screen the stiffness it needs. The varistor 4 is deposited on the substrate 7, often in the form of a uniform layer as shown on FIG. 2, the varistor elements necessary for each optical cell of the display screen being defined by a metallization 8 deposited on the substrate 7, facing the metallization 3 of an optical cell: the metallization 8 is therefore the column of figure 1.

Par convention, les électrodes qui participent à la définition d'un point optique sont appelées:
- électrode avant : électrode 2, transparente, déposée sur le couvercle de verre de l'écran de visualisation,
- électrode arrière électrode 3, située en regard de l'électrode avant, qui est déposée sur la couche de varistance 4,
- électrode sur substrat: électrode 8, qui avec l'électrode arrière définit l'élément de varistance qui commande le point optique de la cellule comprise entre les électrodes 2 et 3.By convention, the electrodes which participate in the definition of an optical point are called:
- front electrode: electrode 2, transparent, deposited on the glass cover of the display screen,
- rear electrode electrode 3, located opposite the front electrode, which is deposited on the varistor layer 4,
- electrode on substrate: electrode 8, which with the rear electrode defines the varistor element which controls the optical point of the cell between the electrodes 2 and 3.

S'il n'y avait pas de varistance, le courant de commande d'une colonne pourrait également commander les points des colonnes voisines, en raison des courants de fuite. La figure 3 est une courbe d'intensité en fonction de la tension, en échelle logarithmique, donnant l'aspect de variation de la résistance d'une varistance. Jusqu'une certaine valeur de tension V, le courant est sensiblement proportionnel à la tension et la varistance a une résistance très élevée. AuZelà de sa tension de seuil Vs, la varistance a une résistance qui chute en fonction d'une loi bien connue, et la varistance peut passer d'une valeur très élevée à une valeur très faible.Ce qui est intéressant dans une varistance est de déterminer sa tension de seuil au-delà de laquelle la varistance ne se comporte plus comme une résistance de haute valeur : cette tension de seuil Vs est par définition celle qui correspond à un courant de 1 microampère. If there was no varistor, the control current of a column could also control the points of neighboring columns, due to the leakage currents. FIG. 3 is an intensity curve as a function of the voltage, on a logarithmic scale, giving the appearance of variation of the resistance of a varistor. Up to a certain voltage value V, the current is substantially proportional to the voltage and the varistor has a very high resistance. Above its threshold voltage Vs, the varistor has a resistance which falls according to a well known law, and the varistor can go from a very high value to a very low value. What is interesting in a varistor is determine its threshold voltage beyond which the varistor no longer behaves like a high value resistance: this threshold voltage Vs is by definition that which corresponds to a current of 1 microampere.

En fait, les varistances réalisées sur substrat, comme c'est le cas pour des circuits hybrides ou pour des écrans de visualisation par exemple, comportent le plus fréquemment une pluralité de couches superposées. C'est ce que montre la figure 4 qui présente la vue en coupe d'une première couche sérigraphiée 9 sur laquelle a été ensuite sérigraphiée une seconde couche 10. L'état de surface d'une couche sérigraphiée est fonction de la finesse de la toile à travers laquelle a été faite cette sérigraphie. De même, plus une sérigraphie est fine, plus il est nécessaire d'accumuler des couches sérigraphiées si une certaine épaisseur est requise pour assurer le fonctionnement de la couche.Ainsi donc, à une première couche sérigraphiée 9 correspond, en fonction de la maille de la toile et dû diamètre des fils qui la composent, une irrégularité de surface qui peut être de l'ordre de 10 microns pour une couche de 20 microns d'épaisseur. Le fait de déposer sur une première couche g une seconde couche 10 n'améliore pas, contrairement à ce que l'on pourrait attendre, l'état de surface de la seconde couche qui au contraire présente des irrégularités sur environ 20 microns d'épaisseur. In fact, the varistors produced on the substrate, as is the case for hybrid circuits or for display screens for example, most often comprise a plurality of superimposed layers. This is shown in Figure 4 which shows the sectional view of a first screen-printed layer 9 on which a second layer 10 has been screen-printed. The surface condition of a screen-printed layer is a function of the fineness of the canvas through which this serigraphy was made. Likewise, the finer a screen print, the more it is necessary to accumulate screen printed layers if a certain thickness is required to ensure the functioning of the layer. Thus, to a first screen printed layer 9 corresponds, depending on the mesh of the canvas and due to the diameter of the threads which compose it, a surface irregularity which can be of the order of 10 microns for a layer of 20 microns thick. The fact of depositing on a first layer g a second layer 10 does not improve, contrary to what one might expect, the surface condition of the second layer which on the contrary presents irregularities over approximately 20 microns thick .

Des irrégularités sur 20 microns d'épaisseur ne sont pas admissibles dans la réalisation d'écrans à cristaux liquides, pour lesquels la couche de cristaux liquides, comprise entre l'électrode transparente avant 2 et l'électrode arrière 3 est de l'ordre de 10 à 20 microns. Irregularities over 20 microns in thickness are not admissible in the production of liquid crystal screens, for which the layer of liquid crystals, comprised between the transparent front electrode 2 and the rear electrode 3 is of the order of 10 to 20 microns.

Par ailleurs, au cours de l'opération de cuisson d'une couche sérigraphiée telle que la couche 9, il arrive que se présentent dans cette couche des fissures ou des criques tels que 11. Lorsqu'une telle fissure a lieu dans la dernière couche, celle qui en surface reçoit l'électrode arrière 3 de la cellule optique, le métal de l'électrode qui remplit une crique telle que 11 va créer un effet de champ, qui tend à dégrader les caractéristiques de la varistance dans ce domaine. Furthermore, during the baking operation of a screen-printed layer such as layer 9, it sometimes happens that cracks or cracks such as 11 appear in this layer. When such a crack occurs in the last layer , that which on the surface receives the rear electrode 3 of the optical cell, the metal of the electrode which fills a crack such as 11 will create a field effect, which tends to degrade the characteristics of the varistor in this area.

La sérigraphie de varistance en couche épaisse pour un écran de visualisation à cristaux liquides présente donc deux types de difficultés. Varistor screen printing in a thick layer for a liquid crystal display screen therefore presents two types of difficulties.

D'une part l'irrégularité de la surface libre de la varistance qui entraîne le risque qu'une métallisation arrière 3, déposée sur cette surface, ne vienne court-circuiter la métallisation transparente avant 2, supportée par la dalle de verre, écartée d'environ 20 microns seulement d'une surface qui a ellemême de l'ordre de 20 microns d'irrégularité. D'autre part la présence de criques ou de fissures qui, si elles sont métallisées, peuvent entraîner des fuites par effet de champ.On the one hand, the irregularity of the free surface of the varistor which entails the risk that a rear metallization 3, deposited on this surface, will come to short-circuit the transparent metallization before 2, supported by the glass slab, spaced d 'only about 20 microns from a surface which itself has around 20 microns of irregularity. On the other hand the presence of cracks or cracks which, if they are metallized, can cause leaks by field effect.

Jusqu'à présent, les varistances déposées en couche épaisse ont été égalisées par un procédé qui est représenté en figure 5. Up to now, the varistors deposited in a thick layer have been equalized by a process which is shown in FIG. 5.

Soit 12 le corps d'une varistance en couche épaisse, cette varistance étant elle-même constituée par plusieurs couches sérigraphiées, et dont les irrégularités de surfacé ont été très fortement augmentées, en ordonnées de cette coupe, de façon à mieux les mettre en évidence. Cette résistance comporte d'autres irrégularités, des surépaisseurs telles que 13, et des fissures telles que 11. Avant de déposer une métallisation, par exemple par la technique des couches minces, c'est-à-dire évaporées, on enduit cette varistance 12 d'une couche de- polymère qui est généralement un polyimide 14.En fait, I'enduction est très délicate puisqu'elle ne porte que sur quelques microns d'épaisseur, et si la couche de polymère n'est pas suffisante, seules les fissures telles que 11 sont bouchées. I1 faut trouver, ce qui est techniquement délicat, la couche juste suffisante pour laisser une surface d'un contact - la couche polymère étant naturellement isolante - qui corresponde à ltélectrode arrière 3 à déposer sur la varistance. Si la couche est trop épaisse, elle aura l'avantage de faire disparaître les surépaisseurs telles que 13 mais elle devient une couche isolante qui sépare l'électrode arrière 3 de la varistance 12. Let 12 be the body of a varistor in a thick layer, this varistor itself being constituted by several screen-printed layers, and whose surface irregularities have been very greatly increased, on the ordinates of this section, so as to better highlight them. . This resistance has other irregularities, extra thicknesses such as 13, and cracks such as 11. Before depositing a metallization, for example by the technique of thin layers, that is to say evaporated, this varistor 12 is coated. of a layer of polymer which is generally a polyimide 14. In fact, the coating is very delicate since it is only a few microns thick, and if the polymer layer is not sufficient, only the cracks such as 11 are plugged. It is necessary to find, which is technically delicate, the layer just sufficient to leave a contact surface - the polymer layer being naturally insulating - which corresponds to the rear electrode 3 to be deposited on the varistor. If the layer is too thick, it will have the advantage of making the extra thicknesses such as 13 disappear, but it becomes an insulating layer which separates the rear electrode 3 from the varistor 12.

Ce premier problème d'égalisation de la surface d'une varistance sérigraphiée trouve une solution avec l'invention, dont une partie est représentée en figure 6. This first problem of equalizing the surface of a screen-printed varistor finds a solution with the invention, part of which is shown in FIG. 6.

Sur le corps 12 de la varistance, composé d'une succession de couches sérigraphiées, est déposée une couche épaisse 15 d'une suspension organométallique, d'or de préférence. Cette couche 15 est déposée en couche épaisse soit par sérigraphie, soit par dépôt au couteau, soit encore par sédimentation contrôlée. Cette suspension organométallique comprend des particules métalliques d'or, de façon à résister à l'oxydation lors des cuissons ultérieures, et des agents organiques de suspension et de viscosité. Si le dépôt se fait par sérigraphie, il se fait à travers une toile de 50 microns d'ouverture de maille environ, les fils de la toile ayant eux-mêmes un diamètre de l'ordre de 50 microns. Cette couche 15, qui est représentée en couche épaisse sur la partie gauche de la figure 6, est ensuite cuite à 4900C durant 30 minutes.Cette cuisson a pour effet de volatiliser la partie organique de la couche et de laisser un dépôt qui comble de façon préférentielle les parties concaves de la surface irrégulière, donnant une couche mince 16 représentée sur la partie droite de la figure. On the body 12 of the varistor, composed of a succession of screen-printed layers, is deposited a thick layer 15 of an organometallic suspension, preferably gold. This layer 15 is deposited in a thick layer either by screen printing, or by deposition with a knife, or even by controlled sedimentation. This organometallic suspension comprises metallic gold particles, so as to resist oxidation during subsequent firing, and organic suspending and viscosity agents. If the deposit is made by screen printing, it is done through a fabric of about 50 microns of mesh opening, the wires of the fabric themselves having a diameter of the order of 50 microns. This layer 15, which is shown as a thick layer on the left-hand side of FIG. 6, is then baked at 4900C for 30 minutes. This cooking has the effect of volatilizing the organic part of the layer and leaving a deposit which fills so preferential the concave parts of the irregular surface, giving a thin layer 16 shown on the right part of the figure.

Un aspect concret de l'invention réside en ce que l'électrode arrière 3, c'est-à-dire l'électrode déposée sur la couche de varistance, qui dans l'art antérieur était obtenue sous forme de couches minces d'aluminium ou de nickel/chrome déposées sous vide, est remplacée par une couche mince d'or obtenue à partir d'une couche épaisse. A concrete aspect of the invention resides in that the rear electrode 3, that is to say the electrode deposited on the varistor layer, which in the prior art was obtained in the form of thin layers of aluminum or nickel / chromium deposited under vacuum, is replaced by a thin layer of gold obtained from a thick layer.

Un second aspect de l'invention est représenté en figure 7, et cette seconde partie de l'invention vise à s'opposer aux effets de champ développés à partir des fissures ou craquelures qui peuvent se présenter dans chaque couche sérigraphiée. A second aspect of the invention is shown in FIG. 7, and this second part of the invention aims to oppose the field effects developed from the cracks or cracks which may appear in each screen-printed layer.

La figure 7 représente un fragment de substrat 7 supportant une couche à effet varistance 12, dans une petite région de 3 points optiques, qui sont commandés à partir des électrodes de substrat 8, par les électrodes arrière 3. La couche de cristaux liquides et la plaque de verre supportant les électrodes avant 2 n'est pas représentée sur cette figure 7.. FIG. 7 represents a fragment of substrate 7 supporting a varistor effect layer 12, in a small region of 3 optical points, which are controlled from the substrate electrodes 8, by the rear electrodes 3. The liquid crystal layer and the glass plate supporting the front electrodes 2 is not shown in this figure 7.

La couche 12 à effet varistance est elle-même constituée sur cette figure de trois couches à effet varistance 17, 18 et 19, bien que ce nombre de trois couches ne soit nullement limitatif de l'invention, laquelle comporte au moins deux couches. Pour éviter les perturbations apportées dans une varistance par l'effet de champ développé par une craquelure telle que 11, lorsque cette craquelure est remplie de métal, l'invention prévoit le dépôt à la surface de chaque couche, et avant de déposer une couche suivante, d'électrodes flottantes 20 et 21, qui ne sont reliées à aucune source de tension ou de courant. Ces électrodes 20 et 21 sont déposées par des moyens conventionnels, en couches minces ou en couches épaisses, et elles ont pour objet de ramener au même potentiel une surface donnée d'une couche de
varistance.Par exemple, et tel que représenté en figure 7, si une fissure 11
existe dans la seconde couche varistance 18, L'effet de champ développé par
cette fissure 11 lorsqu'elle est remplie de métal est neutralisé par l'élec-
trode 20 qui se trouve en dessous ou à proximité de la fissure 1 1
II n'est pas indispensable que les électrodes flottantes 20 et 21 soient
de même dimension et dans la même position que les électrodes arrière 3.The layer 12 with varistor effect is itself made up in this figure of three layers with varistor effect 17, 18 and 19, although this number of three layers is in no way limitative of the invention, which comprises at least two layers. To avoid the disturbances brought into a varistor by the field effect developed by a crack such as 11, when this crack is filled with metal, the invention provides for the deposition on the surface of each layer, and before depositing a next layer , floating electrodes 20 and 21, which are not connected to any voltage or current source. These electrodes 20 and 21 are deposited by conventional means, in thin layers or in thick layers, and their purpose is to bring back to the same potential a given surface of a layer of
varistor. For example, and as shown in figure 7, if a crack 11
exists in the second varistor layer 18, The field effect developed by
this crack 11 when it is filled with metal is neutralized by the elect
trode 20 which is below or near the crack 1 1
It is not essential that the floating electrodes 20 and 21 are
of the same size and in the same position as the rear electrodes 3.

En effet, une cellule optique est excitée lorsqu'une électrode 3 est excitée elle-même, et le courant électrique qui traverse la couche de varistance, en provenance d'une électrode de substrat 8 donnée vers une électrode arrière 3 donnée définit lui-même un itinéraire qui n'intervient pas dans l'excitation des cellules situées dans les lignes ou dans les colonnes voisines. Une définition efficace des électrodes flottantes 20 et 21 consiste en un réseau d'électrodes 20 et 21 bien plus petites que les électrodes 3, mais disposées d'une façon telle qu'une perturbation d'origine à effet de champ ne puisse pas trouver un chemin direct entre une électrode arrière 3 donnée et une électrode de substrat 8.Indeed, an optical cell is excited when an electrode 3 is excited itself, and the electric current which passes through the varistor layer, coming from a given substrate electrode 8 towards a given rear electrode 3 defines itself a route which does not intervene in the excitement of the cells located in the rows or in the neighboring columns. An effective definition of the floating electrodes 20 and 21 consists of a network of electrodes 20 and 21 much smaller than the electrodes 3, but arranged in such a way that an original field effect disturbance cannot find a direct path between a given rear electrode 3 and a substrate electrode 8.

La figure 8 représente une vue en arraché dans l'espace d'un écran de visualisation avec varistance selon l'invention. FIG. 8 represents a cutaway view in space of a display screen with varistor according to the invention.

Cet écran comporte un substrat de dimensions relativement grandes,
généralement isolant électrique, bien que ce substrat puisse être en tôle,
mais émaillé en surface de façon à rendre la surface isolante. Sur le substrat 7, sont déposées d'abord une première série d'électrodes 8 dites de substrat qui sont par exemple les électrodes de colonnes. Puis la couche 12 à effet varistance selon l'invention, cette couche 12 étant dans le cas de figure représentée constituée de deux couches à effet varistance 17 et 18, et ne comportant qu'un seul plan d'électrodes flottantes 20. La surface libre de la couche à effet varistance 18 est traitée selon le procédé décrit à l'occasion de la figure 6, et les électrodes arrière 3 sont des électrodes d'or en couches minces, obtenues à partir d'une couche épaisse organométallique.This screen comprises a substrate of relatively large dimensions,
generally electrical insulator, although this substrate can be made of sheet metal,
but enamelled on the surface so as to make the surface insulating. On the substrate 7, a first series of so-called substrate electrodes 8 are first deposited, for example the column electrodes. Then the layer 12 with varistor effect according to the invention, this layer 12 being in the illustrated case made up of two layers with varistor effect 17 and 18, and comprising only one plane of floating electrodes 20. The free surface of the varistor-effect layer 18 is treated according to the method described on the occasion of FIG. 6, and the rear electrodes 3 are gold electrodes in thin layers, obtained from a thick organometallic layer.

L'écran de visualisation est complété par une couche de cristaux liquides 5,
et chaque point sera défini, outre les électrodes arrière 3, par les électrodes avant 2 qui - sont transparentes. Les électrodes avant 2 sont elles-mêmes
réalisées sur la face d'une dalle de verre 6, qui sert de couvercle à l'écran de
visualisation: les signes affichés au moyen de cet écran de visualisation sont lus à travers la dalle de verre 6.The display screen is completed by a layer of liquid crystals 5,
and each point will be defined, in addition to the rear electrodes 3, by the front electrodes 2 which - are transparent. The front electrodes 2 are themselves
made on the face of a glass slab 6, which serves as a cover for the screen of
display: the signs displayed by means of this display screen are read through the glass slab 6.

Le remplacement de l'électrode arrière 3 en aluminium ou en nickel/chrome par une électrode d'or, en couche mince obtenue à partir d'une couche épaisse, a été précédemment décrit, ainsi que son procédé de réalisation, à l'occasion de la figure 6. L'amélioration de la distribution des caractéristiques électriques, obtenue par réalisation des structures de type multicouches métallisées à électrodes internes flottantes, résulte des possibilités de métallisation offertes par les pâtes de sérigraphie pour varistance. The replacement of the rear electrode 3 made of aluminum or nickel / chromium by a gold electrode, in a thin layer obtained from a thick layer, was previously described, as well as its method of production, on the occasion in FIG. 6. The improvement in the distribution of the electrical characteristics, obtained by making structures of the metallized multilayer type with floating internal electrodes, results from the metallization possibilities offered by the screen printing pastes for varistor.

La nature même de la pâte de varistance utilisée sort du domaine de l'invention. The very nature of the varistor paste used is outside the scope of the invention.

Toutes les pâtes à effet varistance sont à base d'oxyde de zinc ZnO, et cela est bien connu. Parmi d'autres, un procédé de fabrication de varistances à couches épaisses est révélé dans la demande de brevetNO 8116 872, du 4 Septembre 1981, de la Demanderesse. Ce procédé convient particulièrement bien à la réalisation de varistances sérigraphiées en couches épaisses pour la fabrication collective des cellules optiques d'un écran de visualisation. All varistor-based pastes are based on zinc oxide ZnO, and this is well known. Among others, a process for manufacturing varistors with thick layers is disclosed in patent application NO 8116 872, of September 4, 1981, of the Applicant. This process is particularly suitable for making varistors screen printed in thick layers for the collective manufacture of optical cells of a display screen.

Puisqu'une couche à effet varistance selon l'invention est elle-même composée d'au moins deux couches à effet varistance, les traitements thermiques peuvent être effectués indiféremment après dépôt de chaque couche, ou en un seul cycle après dépôt de la totalité des couches à effet varistance et des couches d'électrodes internes flottantes. La superficie totale des électrodes internes flottantes est du même ordre de grandeur que celle des électrodes arrière, c'est-à-dire les électrodes 3 sur les figures précédentes. Since a varistor-effect layer according to the invention is itself composed of at least two varistor-effect layers, the heat treatments can be carried out either after deposition of each layer, or in a single cycle after deposition of all of the Varistor layers and floating internal electrode layers. The total area of the floating internal electrodes is of the same order of magnitude as that of the rear electrodes, that is to say the electrodes 3 in the preceding figures.

Un élément important est la nature discontinue de chaque couche d'électrodes 20 ou 21. Chaque élément de la mosalque résultante des électrodes 20 et 21, dont la fonction est de ramener au même potentiel un élément de volume de varistance et de s'y opposer à un effet de champ, a de préférence une surface inférieure ou égale à la surface d'un point image de la matrice, c'est-à-dire que chaque élément d'électrode flottante 20 ou 21 a une surface bien inférieure à la surface de l'électrode arrière 3. Les électrodes flottantes 20 et 21 peuvent être obtenues par dépôt à travers un masque de sérigraphie. An important element is the discontinuous nature of each layer of electrodes 20 or 21. Each element of the resulting mosaic of electrodes 20 and 21, the function of which is to bring to the same potential an element of varistor volume and to oppose it to a field effect, preferably has an area less than or equal to the area of an image point of the matrix, that is to say that each floating electrode element 20 or 21 has an area much smaller than the surface of the rear electrode 3. The floating electrodes 20 and 21 can be obtained by deposition through a screen-printing mask.

A titre d'illustration de l'invention la réalisation d'un écran de visualisation comporte la suite d'opérations suivantes:
- dépôt, sur un subtrat en verre de borosilicate, fondant à une température supérieure à 6000, des électrodes sur substrat 8, par exemple sous forme de couches minces par évaporation d'aluminium ou de nic kel/chrome;
- dépôt d'une première couche épaisse à base d'oxyde de zinc 17, par sérigraphie, pour former la première couche à effet varistance, et cuisson entre 500 et 6000 de cette première couche pendant 30 minutes environ;
- dépôt d'une couche d'or sous forme de pâte organométallique, selon le procédé décrit à l'occasion de la figure 6, par sérigraphie à travers un masque définissant un premier jeu d'électrodes flottantes 20, et cuisson pendant environ 30 minutes à 4900 C;;
- dépôt d'au moins une seconde couche épaisse 18 à effet varistance dans les mêmes conditions que la première couche 17;
- dépôt par sérigraphie d'une seconde couche d'électrodes flot tantes 21, si la réalisation de l'écran de visualisation comporte au moins trois couches à effet varistance 17, 18 et 19 ; sinon:
- dépôt des électrodes arrière 3 par sérigraphie de la même pâte organométallique à base d'or que celle utilisée pour la réalisation des électrodes internes flottantes 20 .et 21, et cuisson à 4900 pendant 30 minutes.By way of illustration of the invention, the production of a display screen comprises the following series of operations:
- deposit, on a borosilicate glass substrate, melting at a temperature above 6000, electrodes on substrate 8, for example in the form of thin layers by evaporation of aluminum or nic kel / chromium;
depositing a first thick layer based on zinc oxide 17, by screen printing, to form the first layer with varistor effect, and baking between 500 and 6000 of this first layer for approximately 30 minutes;
depositing a layer of gold in the form of an organometallic paste, according to the method described on the occasion of FIG. 6, by screen printing through a mask defining a first set of floating electrodes 20, and baking for approximately 30 minutes at 4900 C ;;
depositing at least a second thick layer 18 with varistor effect under the same conditions as the first layer 17;
- Deposition by screen printing of a second layer of floating electrodes 21, if the production of the display screen comprises at least three layers with varistor effect 17, 18 and 19; if not:
depositing the rear electrodes 3 by screen printing of the same organometallic paste based on gold as that used for the production of the floating internal electrodes 20. and 21, and baking at 4900 for 30 minutes.

La réalisation des électrodes internes flottantes 20. et 21 peut également se faire par couches minces, c'est-à-dire par évaporation mais étant donné que la technique de sérigraphie est utilisée pour la réalisation d'un tel écran de visualisation, il n'est pas intéressant de mélanger les techniques de couches minces et de couches épaisses, et la réalisation d'électrodes flottantes par sérigraphie est beaucoup plus industrielle. The production of the floating internal electrodes 20 and 21 can also be done by thin layers, that is to say by evaporation but since the screen printing technique is used for the production of such a display screen, there is no It is not interesting to mix the techniques of thin layers and thick layers, and the production of floating electrodes by screen printing is much more industrial.

L'exemple décrit pour illustrer l'invention, c'est-à-dire la réalisation collective de l'ensemble des varistances constituant la matrice de commutation d'un écran plat de visualisation n'est pas limitatif. Tout autre substrat isolant électriquement que du verre autorisant des températures de traitement supérieures à 5000 environ sans déformation notable, peut être utilisé, tel que la céramique, alumine, la tôle émaillée ... The example described to illustrate the invention, that is to say the collective embodiment of all the varistors constituting the switching matrix of a flat display screen is not limiting. Any other electrically insulating substrate than glass allowing processing temperatures above about 5000 without significant deformation, can be used, such as ceramic, alumina, enameled sheet, etc.

Cette matrice de varistance en couches épaisses peut être associée à différents types d'effets électrooptiques couramment mis en oeuvre. Dans le cas d'une visualisation par cristaux liquides, par exemple, avec un effet nécessitant un substrat transparent, tels que les cristaux liquides nématiques torsadés, ce qui nécessite que la couche épaisse active à effet varistance est discontinue et déposée à travers un masque sous forme de plots sur des électrodes de surfaces très inférieures à celles du point image, de façon à ce que la lumière puisse traverser le substrat et la couche de cristaux liquides pour mettre en évidence les changements optiques. Si l'effet est du type à changement de phase avec colorant ou diffusion dynamique, dans différents cristaux liquides, le substrat peut être opaque, ce qui est le cas des céramiques ou de la tôle émaillée. This varistor matrix in thick layers can be associated with different types of electrooptical effects commonly used. In the case of a liquid crystal display, for example, with an effect requiring a transparent substrate, such as twisted nematic liquid crystals, which requires that the active thick layer with varistor effect is discontinuous and deposited through a mask under form of pads on electrodes with surfaces much smaller than those of the image point, so that light can pass through the substrate and the liquid crystal layer to highlight the optical changes. If the effect is of the phase change type with dye or dynamic diffusion, in different liquid crystals, the substrate may be opaque, which is the case with ceramics or enameled sheet.

Il est évident pour l'homme de l'art que le procédé de réalisation d'un écran de visualisation cité plus haut comporte des opérations complémentaires, c'est-à-dire que les couches d'électrodes et les couches de varistances ayant été déposées sur un substrat, il est nécessaire pour obtenir un écran de visualisation de compléter cette structure par une couche de cristal liquide, généralement contenue à l'intérieur d'un cadre qui n'est pas représenté sur la figure 8, et par une dalle de verre supérieure comportant les électrodes avant transparentes. L'ensemble du panneau de visualisation est à ce moment serti dans un cadre qui maintient mécaniquement le substrat et la dalle de verre et qui empêche les fuites extérieures de cristal liquide.La matrice de commutation décrite permet d'adresser d'autres types d'affichages que celui qui a été choisi pour exposer l'invention, et les moyens choisis pour mettre en évidence un signe peuvent être électrophorétiques ou électroluminescents. It is obvious to those skilled in the art that the method for producing a display screen mentioned above comprises complementary operations, that is to say that the electrode layers and the varistor layers having been deposited on a substrate, it is necessary to obtain a display screen to complete this structure with a layer of liquid crystal, generally contained inside a frame which is not shown in FIG. 8, and with a slab glass top with transparent front electrodes. The entire display panel is then crimped into a frame which mechanically holds the substrate and the glass slab and which prevents external leakage of liquid crystal. The switching matrix described makes it possible to address other types of displays than that which has been chosen to exhibit the invention, and the means chosen to highlight a sign may be electrophoretic or electroluminescent.

La structure de varistance selon l'invention, parmi d'autres avantages, apporte deux perfectionnements aux caractéristiques d'une varistance. Elle fournit des courbes d'intensité en fonction de la tension qui sont plus stables qu'avec les varistances fabriquées selon l'art connu. En effet, les varistances selon l'art connu, déposées en couches épaisses, nécessitent des mécanismes de formation et de stabilisation par passage d'impulsions électriques programmées. En outre, les varistances selon l'invention connaissent moins de dispersion que les varistances selon l'art connu, pour lesquelles la dispersion des valeurs caractéristiques telles que la tension de seuil, pour l'ensemble des composants d'une matrice d'adressage, est totale. The varistor structure according to the invention, among other advantages, provides two improvements to the characteristics of a varistor. It provides intensity curves as a function of the voltage which are more stable than with the varistors manufactured according to the known art. Indeed, the varistors according to the known art, deposited in thick layers, require formation and stabilization mechanisms by passing programmed electrical pulses. In addition, the varistors according to the invention experience less dispersion than the varistors according to the known art, for which the dispersion of the characteristic values such as the threshold voltage, for all the components of an addressing matrix, is total.

Enfin, cette structure a un aspect tout à fait industriel, puisqu'elle permet par les moyens simples de la sérigraphie, de réaliser des structures dans lesquelles l'électrode arrière 3, n'a qu'une épaisseur de 3000 à 5000 , tout en étant obtenue à partir d'une couche épaisse par sérigraphie, ce résultat étant nettement moins coûteux et moins cornplexe du point de vue industriel que la pulvérisation sous vide. Finally, this structure has a completely industrial appearance, since it allows, by the simple means of screen printing, to produce structures in which the rear electrode 3 is only 3000 to 5000 thick, while being obtained from a thick layer by screen printing, this result being considerably less expensive and less complex from an industrial point of view than spraying under vacuum.

De façon plus précise la structure et le procédé selon l'invention sont définis par les revendications suivantes. More precisely, the structure and the method according to the invention are defined by the following claims.

Claims

1 / Non-linear resistance element as a function of the voltage, deposited in a thick layer on an insulating substrate (7) and comprising two access electrodes, the first of which (8) is deposited on the substrate (7), this element of resistance being characterized in that:

the second access electrode (3), on the surface of the resistor opposite the substrate, is a thin electrode, composed of a non-oxidizable metal,

- the body of the element comprises at least two thick layers (17, 18), and at least a third electrode (20), located at the interface between the two layers (17, 18), this third electrode being floating , without connection to a voltage source.

2 / non-linear resistance element according to claim 1, characterized in that the second electrode (3) is made of gold.

3 / non-linear resistance element according to claim 1, characterized in that the third floating electrode (20) has a surface smaller than the surface of the second electrode (3).

4 / A method of manufacturing the second electrode (3) of a non-linear resistance according to claim 1, characterized in that an electrode in

o thin layer (4-5000 A) is obtained by screen printing of a thick layer (20 microns) of an organometallic paste, comprising a non-oxidizable metal powder, followed by baking at 4900C for 30 minutes.

5 / A method of manufacturing the body of a nonlinear resistor according to claim 1, characterized in that it comprises the following steps:

- on a substrate (7), deposit of a first electrode (8), of aluminum or nickel-copper, by thin layer techniques, under vacuum,

depositing a first thick layer (17) of a paste of a material with a resistive effect, by screen printing, and baking between 500 and 6000 C, for 30 minutes,

- deposit of a third electrode (20), by screen printing through a mask, of an organometallic paste comprising a non-oxidizable metal powder, followed by baking at 4900C for 30 minutes,

- Deposition of at least a second thick layer (18), of the material and under conditions identical to the first thick layer (17).

- deposit of a second access electrode (3) by screen printing, through a mask, of an organometallic paste comprising a non-oxidizable metal powder, followed by baking at 4900C for 30 minutes.